數位精實管理-低成本的可視化戰情室

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  依據經濟部工業局產業知識管理加值計畫近十年輔導企業的資料統計,目前多數企業在數據資訊化的程度,大多落在連結化到可視化的階段,故企業在既有的數位化基礎上要如何提升至數位優化的水準,甚至更進一步利用數位科技來創造新的商業決策模式,以達到數位轉型的目標,是許多企業現今皆必須面對的重要課題,也是智慧製造與數位轉型的核心,但企業在有限的資源下如何逐步從連結化及可視化的階段進展到可視化、透明化及預測性的程度,對台灣眾多的中小企業而言,實在是一個很大的挑戰。

  故為協助中小企業將管理需求在有限的資源下就達到數位或智慧化管理模式,中國生產力中心提出以數位精實管理為核心,應用工業監控系統SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)來整合現場儀表及各項數據的做法,讓企業能以低成本的方式達成現場管理可視化到透明化的程度,讓企業主管能在短時間內即透過應用物聯網(IoT)等相關技術,並連結企業內各個系統或個人建置之資料庫,以現場戰情室監控看板(Dashboard)方式展現,使管理者可即時掌握現場狀況,呈現諸如:總合設備稼動率、設備開機時間、異常停機時間/次數、問題排除時間、設備健康狀態、品質狀態、工作效率、工單達成進度…等資訊的即時訊息進行即時管理,模擬畫面如下圖現場戰情室案例所示,當然於整合的過程中,中心顧問即應用數位精實管理的概念進行管理模式設計與各項指標計算方式的定義,讓企業在可視化的同時也建置了必要的管理模式,進而產出最大的效益,而非讓企業落於只為可視化而可視化的狀況,浪費資源的投入並對智慧製造與數位轉型的導入喪失信心。

圖1、現場戰情室案例

  以下僅就中心應用工業監控系統(SCADA)設計規劃之現場管理戰情室的7大應用功能進行重點說明,讓企業更加清楚SCADA可應用的模式,以期能於合理的成本下,依自身需求規劃設置合適的可視化戰情室。

應用1、設備安童燈管理

  一般而言,大多數的從業人員都認為安童燈僅能呈現紅、黃、綠三種狀態來代表設備情況,其實這部分都能重新定義,一種燈號對系統來說至少就是亮、不亮、閃爍三種狀況,而三個顏色就代表系統可區別3的3次方種狀況,我們只要定義當設備異常訊號的代表來源後,即可結合燈號來呈現,並發出不同的警示報告給相關的負責人員,常見的安童燈應用功能諸如作業警示、安全警示、設備警示、物料警示、品質警示…等,並可由SCADA平台透過 SMTP伺服器進行遠端動態通知(電子郵件和簡訊)或LINE等通訊軟體進行通知,如此即可讓現場管理者達成即時管理的目標,並可於資料庫中留下所有相關數據,於進行分析後即可用於後續精實管理持續改進之用。

應用2、設備總合稼動率管理

  應用安童燈所截取到的設備運作數據資訊,即可於SCADA平台中依據精實生產的標準管理方式協助企業進行設備總合稼動率(OEE)的計算公式設定,並於計算後呈現相關的可視化管理畫面,如於上圖中案例主要即鎖定在管理設備總合稼動率中的時間稼動率(開機率)與性能稼動率(產量達成率)之上,此部份可依各企業需求的管理重點來進行戰情室畫面的呈現設定,如需了解每台設備更進一步的訊息,於擊點後即會轉到第二層畫面的內容,並看到各設備細部的參數設定狀況與異常警報歷史記錄,再往下則可觀看停機原因的分析與其趨勢狀況圖,以三層設計的方式讓現場管理者可掌握到異常發生的真實原因。

應用3、設備與物料監控管理

  透過各機台安童燈的連結與廠區布局圖的繪製,即可配合顏色管理做法,用一頁設備狀況戰情室畫面呈現設備運作狀態,讓設備主管一目了然的判斷需要協助處理的工作,將可有效提升管理效率;另一方面,有關物料狀況控制部分,SCADA平台雖無法像製造執行系統(MES)擁有結合計畫排程與實際生產狀況連結物料配送的功能,但如結合精實生產物料拉式管理的做法,則可搭配現場有無物料的感測裝置呈現物料狀況,並形成電子看板放置於倉庫,讓倉儲人員很清楚了解哪個製程需要物料,以安排配送及收料工作。

應用4、設備參數管理

  如下圖2案例所示,於導入物聯網(IoT)感測器及SCADA平台監控後,即可於生產前掃瞄生產產品料號,SCADA平台即會帶入預設參數及管制上、下限進入各設備,由系統來進行管制,於超過管制界限時即會發出警示,並透過邊緣計算器來控制設備進行相關的動作,免除過去人工管制會產生的漏失現象,但主要前題為設備必須具備PLC控制器通訊功能,才能實現。

圖2參數管理應用案例

應用5、設備預防保養及健康管理

  如下圖3案例所示,結合應用1設備安童燈管理的建置,我們可以針對每一台設備的重要零部件再加裝必要之感測器,來偵測其健康狀況,並於低於某個比率後,發出保養需求給相關人員,而除了健康程度的監視外,應用安童燈正常運作時間的記錄,設備保養時間可更為精確,於運行累計時數達到後即通知設備管理人員依據已設定的保養計畫進行設備保養工作,企業將可有效控管維護成本,並讓關鍵設備故障率下降,真正落實預防保養的工作。

圖3設備預防保養與健康管理應用案例

應用6、環境與能源監控管理

  以數位化的方式呈現,諸如溫度、溼度、二氧化碳含量、水質酸鹼度、噪音程度、光照強度、風力強度…等等因子,以確保在這些因子管制程度高於標準規範時,管理者可以即時採取行動進行調整,除了可以遵守法令要求保護勞工健康之外,並可找到在不同環境下與生產參數的關連性,將過去以經驗生產的模式加以改造,有效提升生產效率與品質,並大幅下降新進人員學習的困難度,對傳統產業的經驗傳承可產生很大的助益,另外,隨著永續發展議題的趨勢,節能減排己是未來企業需關注的重大議題,透過能源監控管理,將可明確協助企業找到能源耗用關鍵項目進行改善,進而達成減排目標。

應用7、工單進度管理

  因物聯網(IoT)/SCADA平台的應用仍有其限制,目前僅能呈現其現在生產的狀況,或透過查詢介面的方式找到一段時間內的工單生產狀況,並無法做到即時的發報,對此,我們也提供做法供大家參考,企業可透過網頁設計程式進行系統頁面開發,將ERP系統的工單資料與物料進出狀況整合SCADA平台的即時生產資訊,即可將企業自接單、投料、製造、外包、乃至完工入庫呈現於同一頁面中,實現企業需求的工單進度管理功能。

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